材料學(xué)領(lǐng)域的“顛覆性原創(chuàng)”
因稠油對溫度敏感，溫度升高會使稠油粘度系數(shù)大幅下降，從而使得稠油變得易于流動和被采集，因此世界范圍的稠油開采主要依靠高溫高壓蒸汽熱采。
其中，“井下密封是保障蒸汽質(zhì)量的核心要素。而要解決稠油開采所需要的高溫、高壓環(huán)空密封問題最主要就是解決材料的問題。但目前世界上沒有一種材料可以同時具備耐高溫、耐高壓、高彈性、又耐腐蝕特性，以致稠油開采成為當(dāng)今的世界性難題。”中國石油和石化工程研究會秘書長丁武在當(dāng)天召開的“稠油熱采環(huán)空密封新材料、新技術(shù)交流會”會上說。
為實現(xiàn)熱采井安全高效采油，2015年，勝利油田石油工程院承擔(dān)了中石化《熱采井安全高效作業(yè)技術(shù)研究》項目，就“井下高溫高壓密封膠筒+環(huán)空封隔控制技術(shù)”開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。
該研究院引入天鼎聯(lián)創(chuàng)的核心技術(shù)團隊，并與清華大學(xué)機械學(xué)院等單位合作，經(jīng)歷三年攻關(guān)，滿足350℃、耐壓20MPa井下環(huán)空密封要求的世界首創(chuàng)TD350高溫復(fù)合密封材料，并以之為基礎(chǔ)的成套密封技術(shù)方案脫穎而出。
據(jù)天鼎聯(lián)創(chuàng)總經(jīng)理宋煒介紹，該TD350材料采用幾微米到二十幾微米的膨化預(yù)氧絲為基材，通過在其分子矩陣內(nèi)加入納米級的交聯(lián)劑鏈接矩陣，并融入核基石墨增強其耐腐蝕性與潤滑性，形成一種新型的能夠耐高溫高壓的高強度高彈性復(fù)合材料。其最高穩(wěn)定工作溫度可達(dá)到360℃、壓力可達(dá)25MPa，“井下環(huán)空密封最高耐壓甚至可達(dá)到60 MPa，且密封筒基本完好無損。”
在勝利油田對國內(nèi)外密封材料開展的對比測試中，TD350是第一種具備高溫工況條件下較長時間測試未見明顯老化的彈性材料，被稱為“材料學(xué)領(lǐng)域的顛覆性原創(chuàng)。”“TD350密封材料，解決了稠油油田熱采密封的重大難題。” 中石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院副院長汪廬山在會上說。
據(jù)介紹，截至目前，TD350高溫封隔器密封系統(tǒng)已獲得相關(guān)發(fā)明專利授權(quán)10項，實用新型授權(quán)26項，另外還有數(shù)十項專利正在審理中。今年5月， TD350密封材料與密封筒還通過了合肥通用機械產(chǎn)品認(rèn)證有限公司的耐高溫、高強度、高彈性（密封材料）、大時長（密封筒）等特性認(rèn)證，成為全國首個在密封行業(yè)里得到特性認(rèn)證的產(chǎn)品。
助力稠油“挖潛增產(chǎn)”寄厚望
據(jù)勝利油田石油工程技術(shù)研究院采油機械研究所高級工程師羅文莉介紹，基于TD350密封材料研發(fā)出的高溫封隔器密封系統(tǒng)，已在勝利6個采油廠的吞吐井和蒸汽驅(qū)井上進行了現(xiàn)場試驗，結(jié)果表明該密封工藝消除對油藏冷傷害的同時，可實現(xiàn)熱采井安全高效帶壓作業(yè)，取得了增油、節(jié)能的良好效果。
相關(guān)材料顯示，當(dāng)前，全球稠油資源可采儲量約達(dá)4000億噸，是常規(guī)原油可采儲量1500億噸的2.7倍。我國已探明稠油地質(zhì)儲量20.6億噸，動用13.59億噸，年產(chǎn)量約為1300萬噸。其中，作為我國最大的稠油開采陣地，勝利油田稠油油藏探明地質(zhì)儲量6.6億噸，動用5.27億噸。稠油開采井超過5000口，產(chǎn)量達(dá)到約500萬噸/年，約占油田產(chǎn)量的20%，是該油田“挖潛增產(chǎn)的主要陣地”。
“若每年有300口井實施該技術(shù)，就可獲得增油7.2萬噸，可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益達(dá)到近1.1億元。” 羅文莉進一步說。
中海油渤海油田海上稠油熱采技術(shù)也正處于初步研究及應(yīng)用階段。“如果稠油熱采技術(shù)在中海油能得以推廣，就等于又發(fā)現(xiàn)了一個10億噸的油田。” 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司高級工程師劉志龍說。
“我們已與中海油合作，針對海上稠油開采的現(xiàn)場井筒在實驗室層面開展了長達(dá)31天的高溫、高壓密封實驗，表明TD350高溫封隔器密封系統(tǒng)可維持最高溫度360度，壓力20MPa的持續(xù)環(huán)空密封，達(dá)到油井熱采高溫高壓的密封要求，也將為提高海上稠油熱采收率提供了強有力的技術(shù)支撐。”宋煒說。
據(jù)劉志龍介紹，接下來，中海油還將聯(lián)合天鼎聯(lián)創(chuàng)啟動條件更加嚴(yán)苛的模擬試驗，即在370℃、21MPa的油氣水混合條件下對封隔器膠筒進行測試。如能順利推進，將有望很快開展海上稠油熱采的現(xiàn)場試驗。根據(jù)中海油目前正在制定中的相關(guān)規(guī)劃，預(yù)計中海油將于2021年投產(chǎn)規(guī)模化的稠油熱采平臺，屆時稠油年產(chǎn)能有望達(dá)到300—500萬噸。
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